一种电力系统的非工频稳定方法、系统、终端及介质与流程

本发明涉及电力系统领域，更具体的，涉及一种电力系统的非工频稳定方法、系统、终端及介质。

背景技术：

1、随着能源绿色化转型的不断深入，电力系统呈现出高比例可再生能源和高比例电力电子设备的“双高”特性。转换器接口分布式发电系统的日益普及，为确保互连电力系统的小信号稳定，需要为这些设备指定局部符合性标准。电力电子设备通常包括变流器、逆变器、开关电源等。其中，变流器是一种将电力信号由一种形式(如交流电)转换为另一种形式(如直流电)的电子设备。而无源性的变流器则是指不需要外部能量输入或主动控制的变流器，它利用自然力、物理原理或传统能量转换方式来实现电力信号的转换。这种类型的变流器广泛应用于可再生能源、工业自动化、交通运输等领域，具有低成本、高可靠性、低能耗等优点。因此，无源性的变流器在电力电子设备中占据着重要的地位，它不仅承担着能源转换的任务，还可以为其他电气设备提供电能转换、调节、保护等服务。

2、电力系统由大量设备组成，例如传统能源和可再生能源发电机、存储系统、负载、facts和hvdc转换器，这些设备连接到输电和配电网。有时候，这些设备和网络之间会发生不利的动态相互作用，导致振荡不稳定性，如功率波动、次同步谐振(ssr)、次同步控制相互作用(ssci)、次同期扭转相互作用(ssti)、谐波谐振和感应发电机效应。通过时域模拟和特征值分析等稳定性评估工具，可以对这些不稳定性进行预测和缓解，从而减少频繁进行集中连接性研究以确保小信号稳定性的需求。

3、稳定性评估通常需要考虑网络和连接设备的大量运行条件。每当考虑将新设备连接到网络时，都需要进行一次全新的分析。此外，还需要详细的控制结构和参数信息来进行稳定性分析。其中一些挑战可以通过使用简化系统进行分析来缓解。然而，确定简化研究区域的范围以及通过在边界处使用等效模型来表示其余系统的方法涉及到相当的工作量和工程判断。随着分布式发电系统的增多，其中许多系统具有非标准化控制器，这个问题变得更加具有挑战性。因此，需要制定区域(分散式)标准，以确保互连系统的稳定性。

4、稳定性评估通常需要考虑网络和连接设备的大量操作条件。每当考虑将新设备连接到网络时，都必须进行新的分析。除此之外，还需要控制结构和参数的详细信息来进行稳定性分析。这些挑战中的一些可以通过使用简化的分析系统来缓解。然而，在确定缩减研究区的范围以及系统其余部分在其边界处的等效表示时，涉及到显著的效果和工程判断。随着分布式发电系统的激增，这个问题变得更加具有挑战性，其中许多系统都有非标准化的控制器。因此，指定局部(分散)标准的可能性具有很大的吸引力，如果单个设备遵守该标准，将确保互连系统的稳定性。

5、针对上述问题，亟需一种电力系统的非工频稳定方法、系统、终端及介质。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种电力系统的非工频稳定方法、系统、终端及介质，方法为转换器接口分布式发电系统终的设备指定局部符合性标准，提出了使用基于高频导纳的准则和一种替代变换。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、本发明第一方面，涉及一种电力系统的非工频稳定方法，方法包括以下步骤：获取电力系统中待稳定区域的区域边界，构造导纳传递函数；利用导纳传递函数推导基于有功和无功功率以及电压极坐标的等效传递函数，其中，等效传递函数基于待稳定区域的输入条件(δp，δq)和输出条件(δφ，δvn)计算获得，(δp，δq)分别为待稳定区域中设备获得的有功、无功功率变化量，(δφ，δvn)分别为待稳定区域中设备输出到母线的母线电压的角频率、幅值变化量；设置频率条件，并在非工频低于频率条件时，利用基于有功和无功功率以及电压极坐标的传递函数判断待稳定区域的稳定状态。

4、优选的，利用导纳传递函数推导基于有功和无功功率以及电压极坐标的传递函数，还包括：将待稳定区域等效为以分流器设备作为主干路径、以t&d网络作为反馈路径的闭环系统；分别获取t&d网络、分流器设备的导纳传递函数；计算导纳传递函数与等效传递函数之间的换算关系，以生成系数矩阵；利用系数矩阵将t&d网络、分流器设备的导纳传递函数转换为等效传递函数。

5、优选的，等效传递函数g2(s)为：

6、g2(s)＝((ns(s))-1+jn(s))-1＝γ-1g1(s)ε-1

7、式中，ns(s)为分流器设备的等效传递函数，

8、jn(s)为t&d网络的等效传递函数，

9、s为待稳定区域的状态频率，

10、且当待稳定区域存在输出电压时，有可逆矩阵和vdo和vqo分别为待稳定区域的输出电压的有功、无功分量，

11、g1(s)为导纳传递函数，g1(s)＝((zn(s))-1+ys(s))-1，zn(s)为t&d网络的导纳传递函数，ys(s)为分流器设备的导纳传递函数。

12、优选的，分流器设备的等效传递函数ns(s)为：

13、ns(s)＝((εys(s)-l)γ)-1

14、t&d网络的等效传递函数jn(s)为：

15、jn(s)＝(ε(zn(s))-1+l)γ

16、式中，ido和iqo分别为所述待稳定区域的输出电流的有功、无功分量。

17、优选的，等效传递函数基于待稳定区域的输入条件(δp，δq)和输出条件(δφ，δvn)计算获得，还包括：将输出条件(δφ，δvn)转换为界面变量以构建低频等效传递函数，界面变量为：

18、

19、式中，s为待稳定区域的状态频率，τ为变化时间，

20、和δvn(s)分别为待稳定区域的输出条件(δφ，δvn)。

21、优选的，低频等效传递函数为：

22、其中，分流器设备的低频等效传递函数为：

23、

24、t&d网络的等效传递函数为：

25、

26、优选的，采集分流器设备的状态参数，并获取分流器设备的低频等效传递函数矩阵；分流器设备的低频等效传递函数矩阵为：

27、

28、式中，kpf为分流器设备的p-f下垂调节比例，k′qv为分流器设备的q-u下垂调节比例kqv中的一部分；采集t&d网络的状态参数，并获取t&d网络的低频等效传递函数；t&d网络的低频等效传递函数为：

29、

30、式中，j11(s)、j12(s)、j21(s)和j22(s)满足等效传递函数g2(s)的约束，且根据稳定区域的网络拓扑，以及t&d网络中各元件的等效电阻、电感和电容参数获得。

31、优选的，在所述频率条件的范围内扫频，获得t&d网络的j11(s)、j12(s)、j21(s)和j22(s)；假设t&d网络无源，计算jnd(s)的无源性条件，获取有效调节比例通过求解k′qv，并计算nsd(s)的无源性条件，以判断分流器设备的无源性，并基于分流器设备的无源性判断待稳定区域的稳定状态。

32、优选的，当分流器设备不符合无源性准则时，调整待稳定区域内的网络设备参数，以对t&d网络的等效传递函数中的对角项j22(s)进行补偿。

33、优选的，无源性条件为：

34、g(jω)+gt(-jω)，对于所有ω∈(-∞，∞)，矩阵是半正定的；

35、其中，ω不是g(s)的极点。

36、本发明第二方面，涉及一种利用本发明第一方面中方法的一种电力系统的非工频稳定系统，系统包括获取模块、传递模块和设置模块；其中，获取模块，用于获取电力系统中待稳定区域的区域边界，构造导纳传递函数；传递模块，用于利用导纳传递函数推导基于有功和无功功率以及电压极坐标的等效传递函数，其中，等效传递函数基于待稳定区域的输入条件(δp，δq)和输出条件(δφ，δvn)计算获得，(δp，δq)分别为待稳定区域中设备获得的有功、无功功率变化量，(δφ，δvn)分别为待稳定区域中设备输出到母线的母线电压的角频率、幅值变化量；设置模块，用于设置频率条件，并在非工频低频率条件时，利用基于有功和无功功率以及电压极坐标的传递函数判断待稳定区域的稳定状态。

37、本发明第三方面，涉及一种终端，包括处理器及存储介质；存储介质用于存储指令；处理器用于根据指令进行操作以执行本发明第一方面中方法的步骤。

38、本发明第四方面，涉及计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明第一方面中方法的步骤。

39、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明中的一种电力系统的非工频稳定方法、系统、终端及介质，方法为转换器接口分布式发电系统终的设备指定局部符合性标准，提出了使用基于高频导纳的准则和一种替代变换。

40、本发明的有益效果还包括：

41、i、本发明考虑原有的动力系统无源性准则，基于有功和无功功率以及电压极坐标的替代公式将设备获得的有功和无功功率以及母线电压的极性分量作为接口变量，考虑了一对相关的界面变量测得的频率和vn的导数，克服了导纳的无源性不适合作为用宽带模型表示的器件的稳定性标准的问题。

42、2、本发明中的一致性标准，确保装置表现出良好分离的快-慢动力学，当以d-q电流和电压作为接口变量时，器件的模型在较高的频率范围内应该是无源的。在低频范围内，当以有功功率和无功功率以及电压极坐标的导数作为接口变量时，设备应该是无源的。遵守这些标准并不繁重，而且很容易在频域中进行验证。符合这些本地标准的变流器接口设备的普及可能会潜在地减少频繁进行集中连接性研究以确保小信号稳定性的需求。

43、3、在确定缩减研究区的范围以及系统其余部分在其边界处的等效表示时，涉及到显著的效果和工程判断。随着分布式发电系统的激增，许多系统都有非标准化的控制器。因此，本发明标准旨在指定局部(分散)的系统稳定性标准，确保单个设备遵守该标准，保障互连系统的稳定性。